第五章 微波中继系统与系统设计
通信路径的选择；系统噪声的分配；
2）同步数字系列SDH:
是在SONET的基础上建立起来的一种新的技术体制, 即是一套复用方法，也是一个组网原则，同时规定了在 网络节点接口上的所有速率等级，而对支路信号的速率 没有规定。因此，SDH可以提供不同的传输通道。 其信息结构等级为STM-N同步传输模块，其速率 155.520Mbit/s，----SDH支持的N值为1，4，16，64。 见2-2其相邻模块间的速率为整倍数关系---同步复用。 同步数字系列有两种基础速率：一种是以1.544 Mb/s为 第一级(一次群，或称基群)基础速率，采用的国家有北美 各国和日本；另一种是以2.048 Mb/s为第一级(一次群)基 础速率，采用的国家有西欧各国和中国。
对于微波中继系统来说，载噪比与误码率关系：
C/N 分贝 13 17 20 22 误码率 10-2 10-4 10-6 10-10
一般的，要求载噪比大于20dB。并将此时的电平作为门 限电平。
4. 系统中的干扰
1).干扰类型 在微波数字通信中，利用天线的尖锐方向性，采用二频 制，用两个载波组成一个往返波道。中继站以同一个频率 向两个方向发信，同时从两个方向接收同一个频率。
数字微波中继通信系统的复用方式
PCM-FDM复用（脉冲编码调制-频分复用） PCM-TDM复用（脉冲编码调制-时分复用）
时分复用(TDM) 是使每路信号在时域内分别占用不同的时间间隔来实 现多路信号的同时传输。TDM复用是将多个基群的PCM信号 集合起来并在时间轴上重新排列，是数字传输的特性有方
法。
中继站 端站
端站
中继站 枢纽站 端站 端站
数字微波中继通信示意图
终端站：其主要作用是在发信时，通过终端机的发 信支路将各用户信号进行多路复用后汇成群路信号，由 微波信道机发信通道进行调制与上变频，使之成为微波 信号，通过天线向对方站发射出去。（反之为接收）收 信时，由天线接收对方站发射出来的
中继站分为三种类型： 分路站（再生中继站）：处于线路中间，站上配有传输设 备和分插复用设备，除了可以在本站上下部分支路外，还 可沟通干线上两个方向间的通信。在监控系统中，再生中 继站可作为主站，也可作为受控站。再生中继站只能采用 基带中继方式。
瞬间，当噪声电平幅度小于门限时，可认为不影响脉冲的
准确接收，如噪声大于该门限，将影响脉冲的接收从而产 生误码。
设噪声为高斯噪声，其功率均方根值为s，其概率密度
分布为正态分布：
p( x)
1 e 2
x2 2 2
设高频输出的载噪比为
Vout
C V N 高频输出端
由上产生的干扰有：
①发信天线的前后耦合（前对背耦合）； ②收信天线的前后耦合（前对背耦合） ③发信天线的前侧耦合； ④收信天线的前侧耦合；
⑤越站干扰； ⑥天线的侧侧耦合（边对边耦合）； ⑦天线的后后耦合（背对背耦合）；
对于二频制，①-⑤的干扰为同一频率的干扰，而⑥ 和⑦则为不同频率间的干扰。仅在载频接近时才会有影 响。所有干扰均取决于天线的辐射方向性的主瓣宽度和 在同一中继区间内并列的各波道之间,将产生如下干扰：
4) 中继方式
数字微波通信的中继方式:直接中继(射频式）, 外差中继（中频式）,基带中继。 ①直接中继：是把接收到的微波信号用微波放大器直接放 大，--传输失真较小。移频：是为了避免中继站收、发 频率间的同频干扰；为克服传播衰落引起的电平抖 动，---采用自动增益控制措施。
微 波 放 大
移 频
微 波 放 大
外差中继：在中频进行放大，如图:
低 噪 声 放 大
混 频
中 放
上 变 频
功 放
基带中继： 用于分路站和枢纽站，在基带上进行
低 噪 声 放 大 上 变 频
混 频
中 放
解 调
调 制
中 放
功 放
基带信号
基带信号
• 再生中继：
• 对模拟系统来说，中频与射频式转接系统失真小， 二基带式要经过一次调制解调信号失真大，这种失 真会随中继站增加而累计。 • 数字微波中继通信系统采用的PCM中，信息仅包含于 脉冲的有无，所以可在脉冲波形沿未失真前加以判 断，重新建立脉冲来继续中继，可以实现再生中继。 ②中继方式----再生中继（属于基带转接）。在正确地 重新建立脉冲（再生）之后，还需将重新建立的脉冲正 确地配列在一个相应的集团上（称为定时调整），定时 调整所需的信息不需另给出，而是从传送脉冲序列中提 取。（再生中继可保证有较高的通信质量）
③按帧复接：每次依次取每个被复接支路的一帧，----不 破坏帧结构，有利于变换，但需要大量的存储空间，---极少使用。
微波数字系统的数字复接技术
1）准同步数字系列PDH:（一般用于支线微波传输中）
PDH数字复接系统包括发端的数字复接器和收端的分接
器。复接器是把两个或两个以上的支路信号接时分复用方
式合并成一个单一的高次群数字信号的设备，它由码速调 整、定时和复接三单元组成；分接器是把已合路的高次群
⑧邻波道干扰；一般邻波道采用正交极化波隔离时， 此时邻波道干扰为不同极化波干扰，其大小取决于交叉 极化鉴别度（XPD）； ⑨重邻波道干扰；此时为同极化波干扰，其大小取决于 滤波器的选择性；
2).干扰噪声的评价
由于各种干扰噪声的振幅分布不同,即使其噪声的功 率相同,其对误码率的影响亦不相同。 邻波道的干扰和收发信间的干扰对波道配置起着重要的 作用。
“二频制”特点是节约频率资源，缺点是存在越战干扰，尤 其是反向干扰。解决方法是：在天线背部加金属反射网一保 证提高天线的反相隔离性能。一般要保证天线前后比到达 70dB。由此，有时使用四频制，这样可以避免越战干扰，但 是比较浪费频率资源。
越站干扰 反向干扰 f1 第一站 f2 f1 f2 第二站 f2 f1 第三站 f1 f2
§5.1微波中继系统基本概念
1. 系统组成：
由于①微波通信是视距传播，而地球是圆的，故若要进 行远距离微波通信，只有采用中继通信或接力通信的方式;
②同时由于微波波长较短，电磁能量的空间损耗较 大，需要有中继站对微波信号能量进行补偿;因此微波无 距离通信一般采用微波中继通信或叫微波接力通信。微波 中继通信系统一般是由终端站、中间站、分路站和枢纽站 （后三种统称中继站）组成，如图：
3).收、发信间的干扰
两种情况
①共用天线：收发信隔离的环行器等的耦合度，一般 为30-35dB； ②收发天线分离：表示侧侧耦合度，一般要求大于 80dB。 在两种情况下，其滤波器的设计的差异则会较大。
4).天线防卫度
所谓天线防卫度是指天线在最大辐射方向上对从其它 方向来的干扰电波的衰耗能力。天线防卫度主要包括下面 几个指标：
C 则有 N 使脉冲信号出现错误的噪声瞬时值的范围
可由判断门限来确定：
由误码率的公式
1 1C V ~ 2 2N
P p(u)du
接收到期脉冲信号出现错误的概率为
P( x) 1 C p( x)dx
2N
1 2
1C 2N
e
1 x 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
①单波道工作：在微波线路上只有一个波道的情况，一般采 用二频制，即在整个传播过程中只用二个微波频率。亦可 采用四频制。 ②多波道工作：在一条微波线路和上有若干个波道同时工作。 由于在多个波道中具有多频率的特性，故需要对所使用频 率进行配置。常用的也是二频制。
3. 数字微波中继系统的特点
1) PCM(脉冲编码调制)编码： 将模拟信号转换为时域和频域都离散的量，在进一步变 为代码进行传输。 2) 多路复用 频分复用（FDM) 两种复用方式： 时分复用（TDM） 频分复用（FDM）：借助于频谱搬移技术按一定的规律把 各路信号的频谱相互错开后顺序排列，组成一个宽频谱的综 合信号。
4) 天线防卫度
所谓天线防卫度是指天线在最大辐射方向上对从其方向 来的干扰电波的衰耗能力。 天线防卫度主要包括下面几个指标：
①反向防卫度
②边对边去耦 ③背对背去耦
§5.2
中继站中的微波系统与指标
一个通信系统的涉及的面很广，贯穿到通信设备的 研制与生产、通信线路的架设与使用.设计一个通信系统， 首先要考虑的是这个系统的传输容量、传输距离、传输环 境，由此决定系统组成、传输指标等等，不同的系统有不 同的要求，应具体分析。 系统的设计主要考虑三个问题：微波频率的配置；
①发信脉冲信号； ②接收端输入脉冲序列； ③提取定时； ④定时脉冲； ⑤再生脉冲序列。
输入脉冲序列 ②
均衡放大
脉冲再生电路
输出脉冲序列 ⑤
定时提取电 路③
取样脉冲发生电路④
5) 信噪比与误码率
系统要正常工作必须保证一定的信噪比与误码率，为了 准确接收来自发射机的脉冲信号，需要一定的高频信比， 即系统高频部分输出的载噪比：载波功率与噪声功率比。 当接收机接收到脉冲信号后，需通过合适的判断和选择 电路。如果设信号的幅度为V，判断门限为V/2，则在某一
3) 微波传播与频段范围
微波传播的距离即中继站的距离是随波长的变化而 改变的: 如在1GHz-6GHz频率段，其中继通信的距离一般在50公里左右
为了实现多路时分复用，数字微波中继通信中的数字调制需 占用较宽的频带，因此其通信系统应工作在较高的微波频段， 如常用的13GHz~15GHz。但由于波长缩短使得传播衰减增大 中继通信的距离受到限制，其中继的一般距离为15公里。
中间站：只完成对对信号的放大和转发，至少需要两套微 波发收设备，以便从不同方向接收与发射微波，可采用直 接中继方式或外差中继方式。
枢纽站：完成从数个方向加入或者取出信号。
2. 系统工作原理：
由于接收与发射电平悬殊很大， 因此为了防止干扰，防止发射信号 进入接收机，在中继时采用不同的 收信和发信频率。由于微波只能在 视距内传播，因此相隔一个以上中 继站后，站间干扰就很小了，可以 每隔一个站使用一个微波频率。 这样传输中只需要两个微波频率， 为“二频制”。
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浅谈电视台微波中继车设计及系统构成
一
便携式摄 像机 载微波 采用 的是英 国 ＬＮ Ｉ Ｋ公 司的成套设备。 每套机载微波系统 由一 台 ＬＮ ２ ０ Ｉ Ｋ Ｌ ００机载 微波 发射机 ， 一 根 Ｌ４ １ ３ ２ 发射天线 ， 台 Ｌ ５ ０ 波接收 一 １０ 微 机 ， 根 ＬＮ ２ Ｉ Ｋ接收天线组成 。 整套系统采 用 了 ＭＰ Ｇ Ｅ ２编 、 解码技术 ， 多种数 字调 有
此 ，为确保完 成奥运火炬 传递 的直播任 务， 为满 足节 目部 门制作 时效性节 目的需 求， 有必要 实现一套能够在移动 中完成信 号传输 ， 具有快速性 同时成本较低 的直播 传输设 备。
二 、 术 方 案 设 计要 求 技 １ 可 靠 性 、
所有车载设备均应采用符合广播电视
递 直 播 的 规 范 和 日常 节 目录 制 的不 同需
设备机 架应设计 有独立 的减震 和加 固措
施 。 作 区 、 驶 区应 相 对 独 立 ， 不 干 工 驾 互
２０年 ， ０ ８ 为了配合北京奥运火炬在安 徽传递的现场直播工作 ， 同时也 为了丰富 我 台节 目部 门的制作手段 ， 提高应对突发
制 方 式 可 选 。 波 频点 从 １ ５ Ｈ 一 ．Ｇ ｚ 载 ． Ｇ ｚ２７ Ｈ ９
逐兆可调。 其体积小 、 重量轻 ， 可直接挂在 摄像机适配器上使用 ， 适宜 复杂环境 下车 近距离 拍摄或 用在演播 间抓拍 一些特 别
镜 头 。 台接 收 机 配 ２根 全 向 天 线 ， 扩 每 可
求。 微波 系统设计合理 ， 结构 简单 ， 操作维 护方便 ， 能在较短 时间内完成设备启动进 入转播状态。 远程微波 系统能够基本覆盖 合肥主要城区和几个主要大型活动场地 。 机载微 波数字全 向微波 和摄像机 载微波 都应具有一定的抗 干扰能力 。 在一路受到 干扰或接收信号质量较差 的情 况下 ， 完 成信号的传输 任务。 电源 ， 视音频 系统 ， 微 波系统均应有冗余 备份 ， 能够在相对恶劣 的天气条件下正常使用 。 有完善 的对讲通 话系统 ， 便于车上导演及技术人员与摄像
便携式摄 像机 载微波 采用 的是英 国 ＬＮ Ｉ Ｋ公 司的成套设备。 每套机载微波系统 由一 台 ＬＮ ２ ０ Ｉ Ｋ Ｌ ００机载 微波 发射机 ， 一 根 Ｌ４ １ ３ ２ 发射天线 ， 台 Ｌ ５ ０ 波接收 一 １０ 微 机 ， 根 ＬＮ ２ Ｉ Ｋ接收天线组成 。 整套系统采 用 了 ＭＰ Ｇ Ｅ ２编 、 解码技术 ， 多种数 字调 有
此 ，为确保完 成奥运火炬 传递 的直播任 务， 为满 足节 目部 门制作 时效性节 目的需 求， 有必要 实现一套能够在移动 中完成信 号传输 ， 具有快速性 同时成本较低 的直播 传输设 备。
二 、 术 方 案 设 计要 求 技 １ 可 靠 性 、
所有车载设备均应采用符合广播电视
递 直 播 的 规 范 和 日常 节 目录 制 的不 同需
设备机 架应设计 有独立 的减震 和加 固措
施 。 作 区 、 驶 区应 相 对 独 立 ， 不 干 工 驾 互
２０年 ， ０ ８ 为了配合北京奥运火炬在安 徽传递的现场直播工作 ， 同时也 为了丰富 我 台节 目部 门的制作手段 ， 提高应对突发
制 方 式 可 选 。 波 频点 从 １ ５ Ｈ 一 ．Ｇ ｚ 载 ． Ｇ ｚ２７ Ｈ ９
逐兆可调。 其体积小 、 重量轻 ， 可直接挂在 摄像机适配器上使用 ， 适宜 复杂环境 下车 近距离 拍摄或 用在演播 间抓拍 一些特 别
镜 头 。 台接 收 机 配 ２根 全 向 天 线 ， 扩 每 可
求。 微波 系统设计合理 ， 结构 简单 ， 操作维 护方便 ， 能在较短 时间内完成设备启动进 入转播状态。 远程微波 系统能够基本覆盖 合肥主要城区和几个主要大型活动场地 。 机载微 波数字全 向微波 和摄像机 载微波 都应具有一定的抗 干扰能力 。 在一路受到 干扰或接收信号质量较差 的情 况下 ， 完 成信号的传输 任务。 电源 ， 视音频 系统 ， 微 波系统均应有冗余 备份 ， 能够在相对恶劣 的天气条件下正常使用 。 有完善 的对讲通 话系统 ， 便于车上导演及技术人员与摄像
浅谈电视台微波中继车设计及系统构成
浅谈电视台微波中继车设计及系统构成在电视台发展过程中，对直播技术的要求很高，为了及时给观众传递最新的消息，必须要对直播技术进行研究和创新，从而使得直播质量更高。
本文结合某电视台直播项目，对电视台微波中继车设计及系统构成进行分析，从而不断提高电视台节目质量。
标签：电视台数字微波视频音频技术引言在电视台节目制作过程中往往会遇到一些特殊的节目，在对其进行直播时，为了提高直播质量，必须要加强直播技术系统的改进，从而更适应实际情况。
例如在奥运火炬传递直播节目中，由于被拍摄的对象一直是移动的，对该节目进行直播的关键就在于移动信号的传输，移动信号传输过程中很容易出现信号传递不稳定现象，从而对音频和视频的稳定性产生影响，因此，可以在移動的官方媒体车上架设两套无线微波摄像机，对整个火炬路线的传递活动进行拍摄，微波车上的移动接收装置可以对火炬的移动信号进行收集，然后再将信号发射给多点固定接收的大微波基站，并且将信号及时传输给播总控制系统，实现信号解码，最终呈现给观众的是实时的火炬传递现场。
一、电视台微波中继车系统方案设计要求1.可靠性可靠性是電视台节目信号传输的基础，继车系统在对各种节目信号进行采集时必须要确保稳定性，以满足直播节目的规范以及节目录制时的不同需求。
微波系统设计要科学合理、结构尽量简单，并且要便于维护，能在较短的时间内就进入转播状态，对节目现场情况进行如实呈现。
电视台的远程微波系统基本可以覆盖城区的主要活动场地，为了满足可靠性要求，机载微波数字全向微波和摄像机载微波都应具备一定的抗干扰能力，从而使得系统能在比较恶劣的环境下依旧完成节目信号的采集和传输过程。
同时，在继车微波系统中应具备完善的通信系统，使导演和技术人员能及时与现场的摄像人员进行沟通交流，对摄影过程中的问题进行解决。
2.安全性继车微波系统中信号传输的关键是微波，而微波会对人体健康产生一定危害，因此在继车微波系统设计过程中要考虑到安全性，对操作人员采取一定的防护措施，在拍摄过程中采用的所有微波设备都应要符合国家的辐射控制标准。
微波中继通讯
从总体上看，吸收损耗随频率的增加而加大； 在 l0GHz以下，链路附加损耗较小且平坦； 频率超过12GHz后，损耗上升很快。
微波通信的基本概念
衰落及抗衰落技术
雨雾衰减：
由于雨、雾、雪能对电波能量 的吸收，微小水滴产生导电电 流和定向辐射能量的散射。这 种作用对5CM（即6GHZ）以下 的微波才有明显作用，长于此 波长的可不考虑。 一般情况10GHz 以下频段，雨 雾衰落还不太严重，通常在两 站间的这种衰落仅有几个dB。 但10GHZ以上频段，中继段间 的距离将受到降雨衰耗的限制， 不能过长。
微波通信的基本概念
微波通信的常用频段
微波既是一个很高的频率，同时也是一个很宽的频段，在微 波通信中所使用的频率范围一般在1GHz～40GHz? 3GHz～ 30GHz? 7GHz ～ 38GHz?，具体来讲，主要有以下几个频段：
L波段 1.0——2.0GHz S波段 2.0——4.0GHz C波段 4.0——8.0GHz x波段 8.0——12.4GHz Ku波段12.4——18GHz K波段 18——26.5GHz
微波通信的基本概念
衰落及抗衰落技术
雨衰与频率的关系---随着频率的增高而加大。
• 通常在10GHz以上频段，雨衰影响不容忽视。 雨衰的大小:雨量、电波传 播时穿过雨区的有效距离。
在暴雨时，由于雨滴不再是 球形，将对电波的极化也将 产生影响
例：浓雾情况，波长大于 4cm(f<7.5GHz)，跨距50Km 的散射衰减为3.3dB。
微波通信的基本概念
微波通信的起源和发展
微波技术是第二次世界大战期间围绕 着雷达的需要发展起来的，由于具有 通信容量大而投资费用省、建设速度 快、安装方便和相对成本低、抗灾能 力强等优点而得到迅速的发展。20世 纪40年代到50年代产生了传输频带较 宽，性能较稳定的模拟微波通信，成 为长距离大容量地面干线无线传输的 目前，单波道传输速率可达300Mbit/s以上， 主要手段，其传输容量高达2700路， 为了进一步提高数字微波系统的频谱利用率， 而后逐步进入中容量乃至大容量数字 使用了交叉极化传输、无损伤切换、分集接 微波传输。80年代中期以来，随着同 收、高速多状态的自适应编码调制解调等技 步数字序列（SDH）在传输系统中的推 术，这些新技术的使用将进一步推动数字微 广使用，数字微波通信进入了重要的 波通信系统的发展。因此，数字微波通信和 发展时期。 光纤通信、卫星通信一起被称为现代通信传 输的三大支柱。
无线通信系统与技术第5章微波与卫星通信系统
• 卫星上的通信分系统又称为转发器，是通 信卫星中直接起中继站作用的部分。
• 转发器通常分为透明转发器和处理转发器 等两大类。
• 透明转发器：收到地面发来的信号后，除 进行低噪声放大、变频、功率放大外，不作 任何加工处理，只是单纯地完成转发的任务。
图5-18 透明转发器的组成
•处理转发器：除了进行转发信号外，还具 有信号处理的功能。
5.1
微波中继通信
卫星通信系统
5.2
5.3
本章小结
5.1 微波中继通信
• 微波通信是在第二次世界大战后开始使用 的一种无线电通信技术，由于其通信容量大、 投资费用省、建设速率快等优点而取得迅速 发展。
图5-1 微波中继通信的中继示意图
• 对于地面上的远距离微波通信，采用中继 方式的直接原因有以下两个。
图5-10 等效地球半径示意图
5.1.3
分集接收
• 在微波中继通信系统中，由于多径衰落的 存在，使通信可靠性受到严重威胁。
图5-11 频率分集和空间分集示意图
① 选择式合并。
• 该方法根据信噪比最大或误码率最低的准 则，在两路信号中选择其中一路作为输出， 并由电子开关切换。
② 等增益合并。
1．数字微波终端站
• 微波终端站的发送端完成主信号的发信基带 处理、调制（包括纠错编码、扰码及发信差分 编码等）、发信混频及发信功率放大等；终端 站的收信端完成主信号的低噪声接收（根据需 要可包括分集接收及分集合成）、解调（包括 基带或中频时域均衡、收信差分译码、解扰码、 纠错译码等）、收信基带处理。
第 5章 微波与卫星通信系统
• 微波是指频率范围为300MHz～300GHz 的电波，由于微波具有与光波相似的沿直 线传播的特性，通常用作视距通信的手段， 即在两个没有障碍的点之间（视线距离内） 建立点对点通信。
• 转发器通常分为透明转发器和处理转发器 等两大类。
• 透明转发器：收到地面发来的信号后，除 进行低噪声放大、变频、功率放大外，不作 任何加工处理，只是单纯地完成转发的任务。
图5-18 透明转发器的组成
•处理转发器：除了进行转发信号外，还具 有信号处理的功能。
5.1
微波中继通信
卫星通信系统
5.2
5.3
本章小结
5.1 微波中继通信
• 微波通信是在第二次世界大战后开始使用 的一种无线电通信技术，由于其通信容量大、 投资费用省、建设速率快等优点而取得迅速 发展。
图5-1 微波中继通信的中继示意图
• 对于地面上的远距离微波通信，采用中继 方式的直接原因有以下两个。
图5-10 等效地球半径示意图
5.1.3
分集接收
• 在微波中继通信系统中，由于多径衰落的 存在，使通信可靠性受到严重威胁。
图5-11 频率分集和空间分集示意图
① 选择式合并。
• 该方法根据信噪比最大或误码率最低的准 则，在两路信号中选择其中一路作为输出， 并由电子开关切换。
② 等增益合并。
1．数字微波终端站
• 微波终端站的发送端完成主信号的发信基带 处理、调制（包括纠错编码、扰码及发信差分 编码等）、发信混频及发信功率放大等；终端 站的收信端完成主信号的低噪声接收（根据需 要可包括分集接收及分集合成）、解调（包括 基带或中频时域均衡、收信差分译码、解扰码、 纠错译码等）、收信基带处理。
第 5章 微波与卫星通信系统
• 微波是指频率范围为300MHz～300GHz 的电波，由于微波具有与光波相似的沿直 线传播的特性，通常用作视距通信的手段， 即在两个没有障碍的点之间（视线距离内） 建立点对点通信。
[工学]第五章 微波中继系统与系统设计
![[工学]第五章 微波中继系统与系统设计](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/71d24391fd0a79563c1e7239.webp)
⑧邻波道干扰；一般邻波道采用正交极化波隔离时， 此时邻波道干扰为不同极化波干扰，其大小取决于交叉 极化鉴别度（XPD）； ⑨重邻波道干扰；此时为同极化波干扰，其大小取决于 滤波器的选择性；
2).干扰噪声的评价
由于各种干扰噪声的振幅分布不同,即使其噪声的功 率相同,其对误码率的影响亦不相同。 邻波道的干扰和收发信间的干扰对波道配置起着重要的 作用。
3) 微波传播与频段范围
微波传播的距离即中继站的距离是随波长的变化而 改变的: 如在1GHz-6GHz频率段，其中继通信的距离一般在50公里左右
为了实现多路时分复用，数字微波中继通信中的数字调制需 占用较宽的频带，因此其通信系统应工作在较高的微波频段， 如常用的13GHz~15GHz。但由于波长缩短使得传播衰减增大 中继通信的距离受到限制，其中继的一般距离为15公里。
中继站 端站
端站
中继站 枢纽站 端站 端站
数字微波中继通信示意图
终端站：其主要作用是在发信时，通过终端机的发 信支路将各用户信号进行多路复用后汇成群路信号，由 微波信道机发信通道进行调制与上变频，使之成为微波 信号，通过天线向对方站发射出去。（反之为接收）收 信时，由天线接收对方站发射出来的
中继站分为三种类型： 分路站（再生中继站）：处于线路中间，站上配有传输设 备和分插复用设备，除了可以在本站上下部分支路外，还 可沟通干线上两个方向间的通信。在监控系统中，再生中 继站可作为主站，也可作为受控站。再生中继站只能采用 基带中继方式。
①发信脉冲信号； ②接收端输入脉冲序列； ③提取定时； ④定时脉冲； ⑤再生脉冲序列。
输入脉冲序列 ②
均衡放大
脉冲再生电路
输出脉冲序列 ⑤
定时提取电 路③
取样脉冲发生电路④
微波工程基础(李宗谦)-第五章1
N型接头 发展于1942年，以贝尔实验室P.Neil命名，插座的外直径大约0.625in (1in＝2.54cm)，使用的频率上限范围为11－18GHz，取决于同轴线尺寸 大小，结构结实但体积较大。
2012-6-13
第五章
无源微波电路
6
(2) 同轴接头
SMA接头(SubMiniature version A )
截止衰减器通常有20～30dB的起始衰减， 最大衰减量可达120dB～160dB。频带宽， 量程大，精度高是其优点。
无源微波电路
14
2012-6-13
第五章
3.旋转极化式衰减器 模片I：固定极化作用 模片II：衰减作用
E 1 E co s
模片III：衰减、固定极化作用
E 1 E 1 co s E co s
1 1 2
2 2 0
由 s s
H
s 2 s 2 s 11 12 13 2 1 2 s13 1 * * s1 1 s1 3 s1 2 s1 3 0
2
1
1 s11 s12 2 1 s 13 2
5.1 引言
无论在哪个频段工作的电子设备, 都需要各种功能的元 器件, 既有如电容、电感、电阻、滤波器、分配器、谐振回 路等无源元器件, 以实现信号匹配、 衰减、隔离、分路、 吸收、反射、 滤波等; 又有晶体管等有源元器件, 以实现 信号产生、放大、调制、变频等。 微波系统由馈线、无源微波电路、有源微波电路以及天 线组成。各种无源、有源元器件的功能是对微波信号进行必 要的处理或变换, 它们是微波系统的重要组成部分，需要研 究其功能，结构和特性。对微波元件共同考虑的问题是：工 作频带、驻波系数、功率容量、体积和成本等。
第五章微波传输基本理论
2.第n菲涅尔区的半径Fn
第n菲涅尔区边界的某个点P到TR连线的距 离为第n菲涅尔区的半径Fn.
Fn TP d1 Fn (d1 ) 2d1
2 2 2
Fn PR d 2 Fn d 2 2d 2
2 2
2
因第n菲涅尔区定义: TP+PR=d+nλ/2
所以:
Fn
nd1d 2 d
5.1.4.2 传播衰落现象
衰落？一般是指信号电平随时间的随机起伏。 按引起衰落的原因可以分为
吸收型衰落：主要是由于传播媒质电参数的变化，使得 信号在媒质中的衰减发生相应的变化而引起的。这种衰 落跟天气有很大的关系，而且信号电平的变化缓慢，所 以称为慢衰落。此外，由地形起伏、建筑物及障碍物的 遮蔽等引起的阴影衰落也称慢衰落。 干涉型衰落：主要是由于随机多径干涉现象引起的。这 种衰落的信号电平变化很快，所以称为快衰落。
各种波段波的特性
长波的穿射能力最强，电磁波靠地波传播，但其收发信 天线的占用场地很大，常用于海上通信。 中波比较稳定，主要用于广播。 短波在传输过程中，碰到电离层会发生反射现象因而其 传输距离很远，故短波常用于远距离通信或广播。但极 易受电离层变化的影响，信号会时强时弱。 超短波的传输特性同光波一样，是沿直线传播的，要求 通信双方之间（两微波站之间）没有阻挡物，信号方能 传输到对方。 微波传输特性也和光波一样，只能沿直线传播即视距传 播，绕射能力弱，且在传播中遇到不均匀的介质时，将 产生折射和反射。
TPn R d
2
n
各相邻费涅尔区在R处产生的电波场强相位相差1800
由费涅尔区半径公式可知，第一费涅尔区的 面积为πF21 ;第二费涅尔区的面积为： πF22- πF21 = π（√ 2 F1 ）2- πF21 = πF21 第三费涅尔区的面积为： 2 2 2 2 F3 F2 ( 3F1 ) ( 2F1 ) ＝πF21 可见个相邻费涅尔区面积相等。但它们离R 的距离不相等。第一费涅尔区离R最近，在R 处产生的电场E1最大，其他依次减小，近似 为等差级数，考虑到相位相反，使R点的总 电场强度E=1/2 E1
通信技术概论第五章数字微波通信系统
5.2 微波的视距传播特性
发射天线
h1
d
d1
hc d 2
d
R 1
接收天线
h2
d’——直视距离 hc——余隙 d ——最大通信距离（最 大视距传播距离或最大 传播距离）
发射天线
接收天线
d
hc
h1
h2
d
（a）实际
（b）简化
5.2.1 视距与天线高度的关系
5.2 微波的视距传播特性
图5.2.1中，发射天线和接收天线之间的连线表示它们之 间的直视路径，其长度为直视距离（d ）；
波段名称 K V Q M E N D
频率范围（GHz） 18~26.5 26.5~40 33~50 50~75 60~90 90~136 137~143
5.1 数字微波通信概述
5.1.3 微波通信的概念
♣ 微波通信（microwave communication ）：是一种利用 微波作为载波传送信息的通信手段，即载波频率是微波。也可 以说，凡是利用微波传播进行的通信均为微波通信。
5.1 数字微波通信概述
♣ 我国微波通信的发展 我国第一条微波中继通信（试验）电路是北京－方庄－ 杨村－天津，该电路于1960年4月开通。 1976年，我国以北京为中心连通全国20多个省市建成了 大规模的微波通信干线。 20世纪80年代，随着数字信号处理技术和大规模集成 电路的发展，微波通信系统得到迅速发展。 20世纪90年代后出现了容量更大的数字微波通信系统
5.1.2 微波的概念
♣ 微波（microwave）：微波是一种电磁波，是全部电 磁波频谱的一个有限频段。即波长介于1毫米到1米，或频率 介于300MHz~300GHz之间的电磁波。
【注】“微”，就是该无线电波的波长相对于周围物体的 几何尺小很小的意思。
微波通信原理
Y
EY
EX Z
地面
X
入射面 E
Z
椭圆极化波
水平线极化波
地面
入射面 E
Z
垂直线极化波
Techie.han
几个基本概念 矩形波导中H10模的场结构
a
b
H10模是波导中传输的电磁 波主模，截至波长最长为2a。
向左图那样放置波导，它的 电力线与地面垂直。
所以这样的极化方式称垂直 极化
V＝Vertical
H=Horizontal
Techie.han
自由空间的电波传播
自由空间损耗的定义
自由空间损耗 Free space loss:
在自由空间传播的电磁波不产生反射、折射、吸收和散射等现象， 即总能量未被损耗。 但电波在自由空间传播时，会因能量向空间扩散而衰耗，这如空中 一只孤独的灯泡所发出的光，均匀地向四周扩散。 显然距离光源越远的地方，单位面积上的能量就越少。这种电波的 扩散衰耗就称为自由空间损耗。
180
Techie.han
几个基本概念
费涅耳区定义(The Fresnel Zone Definition) The Second Fresnel Zone
Techie.han
Line of sight
1st zone
+
2nd -zone
The signal power is distributed in the space surrounding the direct line of sight
FM); TV etc ...
Techie.han
Microwave links
Radio beam One multiplex per radio channel Applications: Civiliars and military
《微波电路与系统》课件
混频器的性能指标包括变频损 耗、噪声系数、线性范围等。
常见的微波混频器有晶体混频 器和声表面波混频器等。
混频器的应用范围广泛，如雷 达、通信、电子对抗等领域。
调制解调器
调制解调器是微波电子线路中 的重要组成部分，用于实现信
号的调制和解调。
调制解调器的性能指标包括调 制速率、解调失真等。
常见的微波调制解调器有调频 解调器和调相解调器等。
其他工具
如信号发生器、频谱分析仪等测试设备。
设计实例与案例分析
案例一
某型雷达发射机的微波电路设计。
案例四
某型雷达接收机的微波电路设计。
案例二
某型通信设备的微波电路设计。
案例三
某型卫星天线的微波电路设计。
05
微波电路与系统的测试与测量
测试设备与仪器
01
信号发生器
用于产生微波信号，模拟微波电路 的工作状态。
特点
微波电路与系统具有高频、宽带 、高速、高集成度等特点，能够 实现高速数据传输、高精度测量 和遥控等功能。
微波电路与系统的应用领域
通信
微波电路与系统在通信领域中应用广泛 ，如移动通信、卫星通信、光纤通信等
。
导航
微波电路与系统在导航领域中也有广 泛应用，如卫星导航、无人机导航等
。
雷达
雷达是微波电路与系统的重要应用领 域，主要用于目标探测、跟踪和识别 。
放大器
放大器是微波电子线路中 的重要组成部分，用于放 大信号。
常见的微波放大器有硅微 波放大器、锗微波放大器 和化合物半导体微波放大 器等。
ABCD
微波放大器的性能指标包 括增益、噪声系数、线性 范围等。
放大器的应用范围广泛， 如雷达、通信、卫星电视 等领域。